Билет 30. Ферромагнетики. Опыты Столетова. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Домены. Природа ферромагнетизма

Помимо слабомагнитных веществ – диа- и парамагнетиков, существуют сильномагнитные вещества – ферромагнетики – вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т.е. они сохраняют намагниченность в отсутствии внешнего магнитно поля.

В отличие от слабомагнитных веществ, у которых намагниченность J линейно изменяется с ростом H, у ферромагнетиков с увеличением Н намагниченность растет сначала быстро, а затем выходит на насыщение Jнас.

 

 

                    в слабых полях растет быстро с                         ростом Н

Соответственно

вначале

 растет, а затем достигая

максимума,

начинает уменьшаться стремясь, в случае

сильных полей к 1.

Зависимость намагниченности J от напряженности магнитного поля Н в ферромагнетике определяется предысторией намагничивания. Это явление называется магнитным гистерезисом.

Если фер. намагнитить до насыщения, а затем уменьшать Н, то при Н=0 в фер. останется остаточная намагниченность Jос. Для того, чтобы уменьшить намагниченность до нуля надо приложить противоположно-направленное поле с напряженностью Нс, которая называется коэрцитивная сила.

Таким образом изменение намагниченности описывается кривой, которая называется петлей гистерезиса.

Для каждого фер. имеется определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой он теряет свои магнитные свойства. При нагревании выше точки Кюри фер. превращается в обычный парамагнетик. Причиной этому является то, что при температурах ниже точки Кюри фер. разбивается на большое число микроскопических областей – доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения. Направление намагничивания домена определенным образом связано с расположением атомов в ряды и слои. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированны хаотически и компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный момент фер. равен 0 и не намагничен.

Билет 31. Условия на границе двух сред для векторов B и H.

 

Выберем замкнутую поверхность в виде цилиндрической с основаниями, || границе раздела диэлектриков, высоту устремим к нулю, но 2 основания – в разных средах

-B1nS + B2nS = 0 Bn1 = Bn2 =  =

 

 

Выберем контур в виде прямоугольника с 2-мя сторонами, || на границе раздела и 2-мя перпендикулярными ей

-H1 l1 + -H2 l2 = 0 => H1  + H2  = =

 

На границе раздела 2-х однородных изотропных магнетиков силовые линии B и H преломляются одинаково

 

Билет 32. Индуктивность и емкость в цепи переменного токаю Активное и реактивное сопротивление. Колебательный контур. Гармонические электромагнитные колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение

Переменный ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по закону Био-Савара пропорциональна току. Поэтому сцепленный с контуром магнитный поток пропорционален току в контуре

, где коэф. Пропорциональности L называется индуктивностью контура

Индуктивность контура, в общем случае, зависит только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится.

В этом смысле индуктивность контура – аналог электрической емкости уединенного проводника.

Активное сопротивление - величина, характеризующая сопротивление электрической цепи (ее участка) электрическому току, обусловленное необратимыми превращениями электрической энергии в др. формы. выражается отношением активной мощности, поглощаемой на участке цепи, к квадрату действующего значения тока на этом участке.

Реактивное сопротивление - величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току э лектрическойёмкостью и индуктивностью цепи (её участка). В случае синусоидального тока при последовательном соединении индуктивного и ёмкостного элементов цепи р.с. выражается в виде разности сопротивления индуктивного и сопротивления ёмкостного: , где w - угловая частота тока, L и С - индуктивность и ёмкость цепи

Среди различных электрических явлений особое место занимают электромагнитные колебания, при которых электрические величины периодически изменяются и которые сопровождаются взаимными превращениями электрического и магнитного полей. Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используется колебательный контур – цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивностью L, конденсатор емкостью С, и резистора сопротивлением R.

Уравнение гармонического колебания:

Выражение 1  , где - циклическая частота (величина обратная периоду)

Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний величины s

 

 Решением этого уравнения является выражение 1

Период колебаний физического маятника

Период колебаний математического маятника

Формула Томпсона